JPH1097707A - Production of soft magnetic thin film - Google Patents

Production of soft magnetic thin film

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JPH1097707A
JPH1097707A JP8269449A JP26944996A JPH1097707A JP H1097707 A JPH1097707 A JP H1097707A JP 8269449 A JP8269449 A JP 8269449A JP 26944996 A JP26944996 A JP 26944996A JP H1097707 A JPH1097707 A JP H1097707A
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soft magnetic
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head
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哲哉 箕野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the control of the stresses on the soft magnetic thin films to be applied to the magnetic shielding films and magnetic poles of an MR head or an MR induction type composite head having an MR head part for reproducing and an induction type head part for recording without subjecting these films to a heat treatment at a high temp. at the time of forming the soft magnetic thin films. SOLUTION: The stresses on the thin films described above are controlled by executing the relative movement of a substrate with respect to a target in such a manner that the substrate and the target face periodically each other or applying a negative bias voltage on the substrate or applying the negative bias voltage thereon while executing the relative movement described above in a reactive sputtering stage at the time of forming the thin films composed of metal nitride, such a Fe-Zr-N.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導型磁気ヘッ
ド、磁気抵抗効果型磁気ヘッド(MRヘッド)、誘導型
ヘッド部とMRヘッド部とを有するMR誘導型複合ヘッ
ド等の各種磁気ヘッドに主として適用される軟磁性薄膜
を製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to various magnetic heads such as an induction type magnetic head, a magnetoresistive effect type magnetic head (MR head), and an MR induction type composite head having an induction type head and an MR head. The present invention relates to a method for manufacturing a soft magnetic thin film to be applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、磁気記録における高密度化が進め
られている。これに伴ない、磁極として軟磁性薄膜を用
いる薄膜磁気ヘッドや、磁気抵抗効果を利用して再生を
行うMRヘッドの開発が盛んに進められている。
2. Description of the Related Art In recent years, the density of magnetic recording has been increased. Along with this, the development of a thin film magnetic head using a soft magnetic thin film as a magnetic pole and an MR head performing reproduction using a magnetoresistive effect has been actively pursued.

【0003】MRヘッドは、磁性材料を用いた読み取り
センサ部の抵抗変化により外部磁気信号を読み出すもの
である。MRヘッドでは再生出力が記録媒体に対する相
対速度に依存しないことから、線記録密度の高い磁気記
録においても高い出力が得られるという特長がある。M
Rヘッドでは、分解能を上げ、良好な高周波特性を得る
ために、通常、磁気抵抗効果膜(MR膜)を一対の磁気
シールド膜で挟む構成(シールド型MRヘッド)とされ
る。
An MR head reads an external magnetic signal by a change in resistance of a read sensor using a magnetic material. The MR head has a feature that a high output can be obtained even in magnetic recording with a high linear recording density because the reproduction output does not depend on the relative speed to the recording medium. M
The R head is usually configured to have a magnetoresistive film (MR film) sandwiched between a pair of magnetic shield films (shield type MR head) in order to increase resolution and obtain good high frequency characteristics.

【0004】また、MRヘッドは再生用ヘッドであるた
め、通常、記録を行うための誘導型ヘッド部をMRヘッ
ド部と一体化したMR誘導型複合ヘッドが用いられてい
る。
[0004] Further, since the MR head is a reproducing head, an MR induction type composite head in which an induction type head for recording is integrated with the MR head is usually used.

【0005】MRヘッドやMR誘導型複合ヘッドの磁気
シールド膜や磁極には、軟磁気特性が優れた薄膜を用い
ることが好ましい。軟磁気特性の優れた薄膜としては、
例えば特公平7−60767号公報、特開平3−151
3号公報等に記載されたFe−Zr−N系軟磁性薄膜が
ある。
It is preferable to use a thin film having excellent soft magnetic properties for the magnetic shield film and the magnetic pole of the MR head or the MR induction type composite head. As a thin film with excellent soft magnetic properties,
For example, Japanese Patent Publication No. 7-60767, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-151
There is an Fe-Zr-N-based soft magnetic thin film described in Japanese Patent No.

【0006】MR膜は一般に耐熱性が低く、特に巨大磁
気抵抗(GMR)効果を示す多層膜(厚さ5nm程度の薄
膜を積層した人工格子膜)では、加熱により薄膜間に相
互拡散が生じ、特性が著しく劣化しやすい。したがっ
て、磁気シールド膜や磁極の軟磁気特性を向上させるた
めの焼鈍は、300℃未満の温度で行う必要がある。
The MR film generally has low heat resistance. In particular, in a multilayer film (artificial lattice film in which thin films having a thickness of about 5 nm are stacked) exhibiting a giant magnetoresistance (GMR) effect, mutual diffusion occurs between the thin films due to heating. The characteristics are easily deteriorated. Therefore, annealing for improving the soft magnetic properties of the magnetic shield film and the magnetic pole needs to be performed at a temperature lower than 300 ° C.

【0007】しかし、上記したFe−Zr−N系薄膜等
の金属窒化物薄膜では、金属格子間に軽元素であるNが
侵入しているため圧縮応力が大きくなっており、300
℃以上の温度で熱処理を施さないと応力を解放すること
はできない。上記各公報には膜の応力についての記載は
ないが、上記各公報において実用的な軟磁気特性が得ら
れているのは熱処理温度が350℃以上のときである。
一般に、圧縮応力が十分に解放されていないと、例えば
誘導型ヘッド部の磁極やMRヘッド部の磁気シールド膜
などのような比較的厚い部分に適用した場合、下地であ
る絶縁層から剥離してしまったり、軟磁性薄膜自体が剥
離しなくても他の薄膜の剥離を招くことがある。また、
磁歪の影響により良好な軟磁気特性を得にくいなどの問
題も生じる。
However, in a metal nitride thin film such as the above-described Fe-Zr-N-based thin film, the compressive stress is large because N, which is a light element, invades between metal lattices.
The stress cannot be released unless heat treatment is performed at a temperature of not less than ° C. Although there is no description about the stress of the film in each of the above publications, practical soft magnetic characteristics are obtained in each of the above publications when the heat treatment temperature is 350 ° C. or higher.
Generally, if the compressive stress is not sufficiently released, for example, when applied to a relatively thick portion such as a magnetic pole of an inductive head portion or a magnetic shield film of an MR head portion, the compressive stress is peeled off from an insulating layer as a base. Even if the soft magnetic thin film itself does not peel, peeling of other thin films may occur. Also,
Problems such as difficulty in obtaining good soft magnetic characteristics due to the influence of magnetostriction also occur.

【0008】また、実際に、軟磁性薄膜を磁気ヘッドの
磁極や磁気シールド膜に適用する場合、下地である絶縁
層等の応力の影響を強く受けるとともに、軟磁性薄膜よ
り後に形成される上層の応力の影響も受ける。このた
め、軟磁性薄膜自体の応力が小さくても必ずしも剥離し
にくかったり軟磁気特性が良好となったりするわけでは
ない。
When a soft magnetic thin film is actually applied to a magnetic pole or a magnetic shield film of a magnetic head, the soft magnetic thin film is strongly affected by the stress of an underlying insulating layer and the like, and an upper layer formed after the soft magnetic thin film is formed. It is also affected by stress. For this reason, even if the stress of the soft magnetic thin film itself is small, it is not always difficult to peel off or the soft magnetic characteristics become good.

【0009】したがって、熱処理温度を300℃未満と
しなければならないMRヘッド部を有する磁気ヘッドに
適用される軟磁性薄膜を形成する際には、剥離が生じ
ず、また、良好な軟磁気特性が得られるように、下地や
上層に応じた最適な応力をもつように形成条件を制御す
る必要がある。
Therefore, when forming a soft magnetic thin film applied to a magnetic head having an MR head portion in which the heat treatment temperature must be lower than 300 ° C., no peeling occurs and good soft magnetic characteristics are obtained. In order to achieve this, it is necessary to control the forming conditions so as to have an optimum stress according to the base and the upper layer.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、MR
ヘッドや、再生用のMRヘッド部と記録用の誘導型ヘッ
ド部とを有するMR誘導型複合ヘッドの磁気シールド膜
や磁極に適用される軟磁性薄膜を形成する際に、高温で
の熱処理を施さずに前記軟磁性薄膜の応力を制御可能と
することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an
When forming a soft magnetic thin film applied to a magnetic shield film or a magnetic pole of a head or an MR induction type composite head having an MR head portion for reproduction and an induction type head portion for recording, a heat treatment at a high temperature is performed. Without controlling the stress of the soft magnetic thin film.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(5)のいずれかの構成により達成される。 (1)金属窒化物から構成される薄膜を反応性スパッタ
により基板上に形成する工程を有し、前記反応性スパッ
タに際し、基板とターゲットとが周期的に対向するよう
にターゲットに対する基板の相対的移動を行うか、基板
に負のバイアス電圧を加えるか、前記相対的移動を行い
かつ前記負のバイアス電圧を加えることにより、前記薄
膜の応力を制御する軟磁性薄膜の製造方法。 (2)基板を、回転する基板ホルダの回転軸を外れた位
置に保持させ、ターゲットを、基板ホルダの回転軸を外
れた位置であってかつ基板ホルダの回転に伴って周期的
に基板と対向し得る位置に固定することにより、基板の
前記相対的移動を行う上記(1)の軟磁性薄膜の製造方
法。 (3)前記反応性スパッタにより、Fe、M(Mは、M
g、Ca、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、C
r、Mo、W、MnおよびBからなる群から選択される
少なくとも1種の元素)およびNを含有し、X線回折パ
ターンにおいて、Fe(200)面の回折ピークの強度
I(200)とFe(110)面の回折ピークの強度I
(110)との比I(200)/I(110)が0.1
未満である薄膜を形成し、次いで、この薄膜に100〜
280℃で熱処理を施すことにより、 式 (Fe1-xx1-y y (xおよびyは原子比を表し、 0.01≦x≦0.1、 0.01≦y≦0.1 である)で表される組成を有し、X線回折パターンにお
いて、I(200)/I(110)が0.1以上1未満
であり、かつM窒化物の回折ピークが実質的に認められ
ない軟磁性薄膜を得る上記(1)または(2)の軟磁性
薄膜の製造方法。 (4)一対の磁極を有する誘導型ヘッド部を有する磁気
ヘッドの少なくとも一方の磁極の少なくとも一部に適用
される軟磁性薄膜を製造する上記(1)〜(3)のいず
れかの軟磁性薄膜の製造方法。 (5)磁気抵抗効果膜と少なくとも一つの磁気シールド
膜とを有する磁気抵抗効果型ヘッド部を有する磁気ヘッ
ドの磁気シールド膜の少なくとも一つの少なくとも一部
に適用される軟磁性薄膜を製造する上記(1)〜(4)
のいずれかの軟磁性薄膜の製造方法。
This object is achieved by any one of the following constitutions (1) to (5). (1) a step of forming a thin film composed of a metal nitride on a substrate by reactive sputtering, and in the reactive sputtering, the relative position of the substrate to the target is set so that the substrate and the target periodically face each other. A method of manufacturing a soft magnetic thin film, wherein the stress of the thin film is controlled by performing the movement, applying a negative bias voltage to the substrate, or performing the relative movement and applying the negative bias voltage. (2) The substrate is held at a position off the rotation axis of the rotating substrate holder, and the target is periodically opposed to the substrate at a position off the rotation axis of the substrate holder and with the rotation of the substrate holder. The method of manufacturing a soft magnetic thin film according to the above (1), wherein the relative movement of the substrate is performed by fixing the substrate at a position where the soft magnetic film can be moved. (3) Fe, M (M is M
g, Ca, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, C
at least one element selected from the group consisting of r, Mo, W, Mn, and B) and N, and in the X-ray diffraction pattern, the intensity I (200) of the diffraction peak on the Fe (200) plane and the intensity of Fe (110) plane diffraction peak intensity I
The ratio I (200) / I (110) to (110) is 0.1
A thin film that is less than 100-
By performing a heat treatment at 280 ° C., the formula (Fe 1-x M x ) 1-y N y (x and y represent atomic ratios, 0.01 ≦ x ≦ 0.1, 0.01 ≦ y ≦ 0 .1), and in the X-ray diffraction pattern, I (200) / I (110) is 0.1 or more and less than 1, and the diffraction peak of M nitride is substantially The method for producing a soft magnetic thin film according to the above (1) or (2), wherein an unrecognizable soft magnetic thin film is obtained. (4) A soft magnetic thin film according to any one of the above (1) to (3) for producing a soft magnetic thin film applied to at least a part of at least one magnetic pole of a magnetic head having an induction type head having a pair of magnetic poles. Manufacturing method. (5) Producing a soft magnetic thin film applied to at least a part of at least one magnetic shield film of a magnetic head having a magnetoresistive head having a magnetoresistive film and at least one magnetic shield film. 1)-(4)
The method for producing a soft magnetic thin film according to any one of the above.

【0012】[0012]

【作用および効果】本発明では、金属窒化物から構成さ
れる薄膜を反応性スパッタにより基板上に形成する際
に、ターゲットに対し基板を上記のように相対的に移動
させるか、基板に負のバイアス電圧を加えるか、これら
の両方を行う。
According to the present invention, when a thin film composed of a metal nitride is formed on a substrate by reactive sputtering, the substrate is moved relative to the target as described above, or a negative Apply a bias voltage or do both.

【0013】例えば反応性直流スパッタを、ターゲット
に対し基板を相対的に移動させながら行った場合、一般
に、薄膜の応力は引っ張り側方向に移動する。一方、反
応性直流スパッタを、高周波電力によって基板に負のバ
イアス電圧を加えながら行った場合、一般に、薄膜の応
力は圧縮側方向に移動する。例えば、基板に図5に示す
ような公転的な運動をさせた場合、薄膜の応力は例えば
図6に示されるように変化する。すなわち、静止状態の
基板に形成された薄膜が圧縮応力(符号はマイナス)を
もつ場合、基板を回転させることにより応力は引っ張り
側に移動して圧縮応力が減少し、回転数の増大に伴って
ついには引っ張り応力(符号はプラス)が生じるように
なる。また、基板にバイアス電圧を加えない状態で形成
された薄膜が引っ張り応力をもつ場合、負のバイアス電
圧を加えることにより応力は圧縮側に移動して引っ張り
応力が減少し、負のバイアス電圧の増大に伴ってついに
は圧縮応力が生じるようになる。
For example, when the reactive DC sputtering is performed while moving the substrate relatively to the target, the stress of the thin film generally moves in the tensile direction. On the other hand, when the reactive DC sputtering is performed while applying a negative bias voltage to the substrate with high-frequency power, the stress of the thin film generally moves in the compression side. For example, when the substrate is made to revolve as shown in FIG. 5, the stress of the thin film changes as shown in FIG. 6, for example. That is, when the thin film formed on the substrate in the stationary state has a compressive stress (the sign is minus), the stress moves to the pulling side by rotating the substrate, the compressive stress decreases, and the rotational speed increases. Eventually, tensile stress (the sign is plus) is generated. In addition, when a thin film formed without applying a bias voltage to the substrate has a tensile stress, the stress moves to the compression side by applying a negative bias voltage, the tensile stress decreases, and the negative bias voltage increases. Finally, a compressive stress is generated.

【0014】本発明では、窒素を反応性ガスとする反応
性スパッタを行う際に、基板に上記のような相対的移動
を行わせたり負のバイアス電圧を加えたりすることによ
り、最大で5×1010dyn/cm2 程度の幅(下限−4×1
10dyn/cm2 程度、上限1×1010dyn/cm2 程度)で軟
磁性薄膜の応力を制御することが可能である。磁極の上
下に形成される絶縁層と磁気シールド膜の上下に形成さ
れる絶縁層とでは、厚さや形状が異なり、材質が異なる
場合もあり、磁極の厚さと磁気シールド膜の厚さとが異
なる場合もある。このため、磁極と磁気シールド膜とで
は最適な応力は異なるが、本発明によればいずれも場合
にも最適な応力を有する軟磁性薄膜の形成が可能であ
る。すなわち本発明では、高温熱処理を施すことなく軟
磁性薄膜の応力の制御が可能であり、これにより軟磁性
薄膜やこれに積層される他の薄膜の剥離を防ぐことがで
き、また、軟磁性薄膜の軟磁気特性も改善される。
In the present invention, when performing the reactive sputtering using nitrogen as a reactive gas, the relative movement is performed on the substrate or a negative bias voltage is applied, so that a maximum of 5 × Width of about 10 10 dyn / cm 2 (lower limit -4 x 1
The stress of the soft magnetic thin film can be controlled at about 0 10 dyn / cm 2 , with an upper limit of about 1 × 10 10 dyn / cm 2 ). Insulating layers formed above and below the magnetic pole and insulating layers formed above and below the magnetic shield film have different thicknesses and shapes, and may be made of different materials.When the thickness of the magnetic pole differs from the thickness of the magnetic shield film There is also. Therefore, although the optimum stress differs between the magnetic pole and the magnetic shield film, according to the present invention, a soft magnetic thin film having the optimum stress can be formed in any case. That is, in the present invention, it is possible to control the stress of the soft magnetic thin film without performing a high-temperature heat treatment, thereby preventing peeling of the soft magnetic thin film and other thin films laminated thereon, Is also improved in soft magnetic properties.

【0015】本発明にしたがってFe−Zr−N系軟磁
性薄膜を形成する際に、組成を上記範囲のものとし、か
つX線回折パターンにおける回折ピークの強度比I(2
00)/I(110)が膜形成直後と熱処理後とでそれ
ぞれ上記した範囲内となるようにすれば、300℃未満
の低温で熱処理した場合でも、350℃以上での熱処理
が必要であった従来のFe−Zr−N系軟磁性薄膜と同
等以上の軟磁気特性が得られる。
When forming the Fe—Zr—N-based soft magnetic thin film according to the present invention, the composition should be within the above range, and the intensity ratio of the diffraction peak I (2
If the ratio (00) / I (110) falls within the above ranges immediately after the film formation and after the heat treatment, the heat treatment at 350 ° C. or higher is required even when the heat treatment is performed at a low temperature lower than 300 ° C. Soft magnetic characteristics equal to or higher than those of a conventional Fe-Zr-N-based soft magnetic thin film can be obtained.

【0016】本発明にしたがって形成される金属窒化物
薄膜、特にFe−Zr−N系軟磁性薄膜は、MRヘッド
やMR誘導型複合ヘッドの磁極や磁気シールド膜に適用
される。従来のFe−Zr−N系軟磁性薄膜では、良好
な軟磁気特性を得るためには上記したように350℃以
上での熱処理が必要であったため、MRヘッド部を有す
る磁気ヘッドに適用した場合にはMR膜の劣化を招いて
いた。しかし、本発明で用いる軟磁性薄膜には、MR膜
の特性劣化を生じさせない程度の低温で熱処理が施され
るため、MR膜の劣化を招くことはない。例えば図1に
示すように、トレーリング側磁気シールド膜6は磁気抵
抗効果(MR)膜5より時間的に後に形成されるため、
トレーリング側磁気シールド膜に熱処理を施す場合には
MR膜も加熱されることになる。このため、上記軟磁性
薄膜は、MRヘッド部のトレーリング側の磁気シールド
膜に特に好適である。また、同様な理由により、リーデ
ィング側磁極81およびトレーリング側磁極82にも好
適である。
The metal nitride thin film, particularly the Fe—Zr—N soft magnetic thin film formed according to the present invention is applied to a magnetic pole or a magnetic shield film of an MR head or an MR induction type composite head. The conventional Fe-Zr-N-based soft magnetic thin film requires heat treatment at 350 ° C. or higher as described above in order to obtain good soft magnetic characteristics. Caused deterioration of the MR film. However, the soft magnetic thin film used in the present invention is subjected to a heat treatment at such a low temperature that does not cause deterioration of the characteristics of the MR film, and thus does not cause deterioration of the MR film. For example, as shown in FIG. 1, the trailing side magnetic shield film 6 is formed after the magnetoresistive effect (MR) film 5 in time, so that
When heat treatment is performed on the trailing side magnetic shield film, the MR film is also heated. For this reason, the soft magnetic thin film is particularly suitable for the magnetic shield film on the trailing side of the MR head. Further, for the same reason, it is also suitable for the leading magnetic pole 81 and the trailing magnetic pole 82.

【0017】本発明により形成される軟磁性薄膜、特に
Fe−Zr−N系のものは、展延性が低く延伸されにく
い。この点において、リーディング側磁気シールド膜に
好適である。リーディング側磁気シールド膜にパーマロ
イ膜を使った場合、ハードディスク等の磁気記録媒体と
の接触や衝突によりパーマロイ膜が展延されてMR膜と
の間で短絡が生じやすいが、上記軟磁性薄膜を用いるこ
とにより、このような短絡を防ぐことができ、優れた耐
久性が得られる。同様に展延性の低いセンダスト膜で
は、軟磁気特性を得るためには400℃以上での熱処理
が必要であるため、MR膜がダメージを受けてしまう
が、上記軟磁性薄膜は300℃未満で熱処理を施せばよ
いので、MR膜にはほとんど影響がない。しかも、上記
軟磁性薄膜を用いた場合の磁気シールド特性は、パーマ
ロイ膜や高温熱処理後のセンダスト膜を用いた場合と同
等以上となる。
The soft magnetic thin film formed by the present invention, particularly, the Fe-Zr-N-based thin film has low ductility and is hardly stretched. In this regard, it is suitable for the leading side magnetic shield film. When a permalloy film is used for the leading side magnetic shield film, the permalloy film is extended due to contact or collision with a magnetic recording medium such as a hard disk, and a short circuit easily occurs between the permalloy film and the MR film. Thereby, such a short circuit can be prevented, and excellent durability can be obtained. Similarly, a sendust film having low malleability requires a heat treatment at 400 ° C. or more to obtain soft magnetic properties, so that the MR film is damaged. , It has almost no effect on the MR film. In addition, the magnetic shield characteristics when the soft magnetic thin film is used are equal to or higher than those when a permalloy film or a sendust film after high-temperature heat treatment is used.

【0018】従来のFe−Zr−N系軟磁性薄膜では後
述するようにZrNの析出に伴いα−Feが析出するた
め、耐食性にやや問題がある。しかし、本発明で用いる
軟磁性薄膜はZrNが析出しないので、耐食性が良好で
ある。このため、磁気ヘッド製造工程において水を使用
する場合でも腐食しにくい。
In a conventional Fe—Zr—N-based soft magnetic thin film, α-Fe precipitates as ZrN precipitates, as described later, so that there is a problem in corrosion resistance. However, since the soft magnetic thin film used in the present invention does not precipitate ZrN, it has good corrosion resistance. For this reason, even when water is used in the magnetic head manufacturing process, it is hardly corroded.

【0019】特開平2−121312号公報には、回転
テーブルの回転軸外上に磁性薄膜を形成すべき基板を配
置して、この基板に負バイアスを印加し、前記回転テー
ブルの回転軸に対して異軸的に配置されたターゲットを
有するスパッタリング装置により前記基板に磁性体をス
パッタリングする方法が記載されている。この方法は、
基板を公転的に回転させるとともに基板に負バイアスを
加える点で本発明に類似する。しかし、同公報では、逆
磁歪効果によって磁性薄膜に一軸性の磁気異方性をもた
せることを効果とする。また、同公報にはFe−Ni合
金(パーマロイ)についての記載しかなく、反応性スパ
ッタについての記載はない。これらの点で、同公報記載
の発明は本発明とは異なる。同公報には、第2図とし
て、基板のバイアス電圧を変えることにより内部応力が
変化したことを示すグラフが記載されているが、応力の
変化範囲は4×109 dyn/cm2 程度にすぎず、本発明に
比べ著しく小さいものである。磁気ヘッドのように軟磁
性薄膜の上下に他の層が多数積層される構造では、他の
各層の材質や厚さに応じて軟磁性薄膜は広範囲の応力に
対応する必要があるが、同公報記載の軟磁性薄膜では、
応力の変化範囲が狭いため、対応できない場合が多い。
なお、同公報第2図では、バイアス電圧の値は不明であ
る。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-121313, a substrate on which a magnetic thin film is to be formed is disposed outside the rotation axis of a rotary table, and a negative bias is applied to the substrate to apply a negative bias to the rotation axis of the rotary table. A method is described in which a magnetic material is sputtered on the substrate by a sputtering apparatus having a target arranged off-axis. This method
Similar to the present invention in that the substrate is revolved and a negative bias is applied to the substrate. However, the effect of the publication is to impart uniaxial magnetic anisotropy to the magnetic thin film by the inverse magnetostriction effect. Further, the publication only describes an Fe—Ni alloy (permalloy) and does not describe reactive sputtering. In these respects, the invention described in the publication is different from the present invention. This publication discloses, as FIG. 2, a graph showing that the internal stress has changed by changing the bias voltage of the substrate, but the change range of the stress is only about 4 × 10 9 dyn / cm 2. However, it is significantly smaller than that of the present invention. In a structure in which a number of other layers are stacked above and below a soft magnetic thin film, such as a magnetic head, the soft magnetic thin film needs to cope with a wide range of stresses according to the material and thickness of the other layers. In the described soft magnetic thin film,
Since the change range of the stress is narrow, it is often impossible to cope.
In FIG. 2, the value of the bias voltage is unknown.

【0020】上記特公平7−60767号公報には、反
応性スパッタの際に基板に公転的な運動をさせたり負の
バイアス電圧を加えたりする旨の記載はない。同公報で
は、優れた軟磁気特性を得るためにはX線回折において
Fe(110)ピークに対するFe(200)ピークの
相対強度比が1以上であること、すなわち、(100)
優先配向が必須であるとしている。同公報の第5図に
は、600℃で熱処理を施した軟磁性薄膜のX線回折パ
ターンが記載されている。同図では、Fe(110)ピ
ークに対するFe(200)ピークの相対強度比が3.
1となっている。また、同図には、ZrNのブロードな
ピークが明瞭に認められる。同公報における軟磁気特性
向上のメカニズムは、Feの結晶粒界にZrN等のセラ
ミックス微小粒子を析出させることにより結晶粒の成長
を抑えるというものである。Feの結晶粒界にセラミッ
クス微小粒子を析出させるためには、300℃を超える
熱処理が必須となる。しかも、ZrNの析出によりα−
Feが析出することになるため、耐食性が低くなってし
まうという問題もある。
Japanese Patent Publication No. 7-60767 does not disclose that the substrate is made to revolve or a negative bias voltage is applied during reactive sputtering. According to the publication, in order to obtain excellent soft magnetic characteristics, the relative intensity ratio of the Fe (200) peak to the Fe (110) peak in X-ray diffraction is 1 or more, that is, (100)
It states that a preferred orientation is essential. FIG. 5 of the publication describes an X-ray diffraction pattern of a soft magnetic thin film that has been subjected to a heat treatment at 600 ° C. In the figure, the relative intensity ratio of the Fe (200) peak to the Fe (110) peak is 3.
It is 1. Also, a broad peak of ZrN is clearly seen in FIG. The mechanism of improving soft magnetic characteristics in the publication is to suppress the growth of crystal grains by depositing ceramic fine particles such as ZrN at the grain boundaries of Fe. In order to precipitate the ceramic microparticles at the Fe crystal grain boundaries, a heat treatment exceeding 300 ° C. is essential. In addition, α-
Since Fe is deposited, there is also a problem that the corrosion resistance is lowered.

【0021】上記特開平3−1513号公報には、反応
性スパッタの際に基板に公転的な運動をさせたり負のバ
イアス電圧を加えたりする旨の記載はない。同公報にお
いて熱処理温度を250℃とした場合には、結晶化に4
800分間も要しており、しかも、そのときの保磁力は
1.4Oeと高い。同公報の第11図には、熱処理温度を
変えた場合についてのX線回折パターンの変化が示され
ている。同図によれば、450℃以上の高温で熱処理を
行った場合にはFe(200)のブロードなピークが認
められるが、それより低温域で熱処理を行った場合には
Fe(200)ピークは実質的に認められず、500℃
で熱処理後した場合にも本発明で規定するI(200)
/I(110)は0.1に達していない。また、同公報
には、熱処理温度が350℃以上であれば保磁力が1Oe
以下であり、そのときZrNの回折ピークが認められる
旨の記載がある。すなわち、同公報記載の軟磁性薄膜
は、上記特公平7−60767号公報記載の軟磁性薄膜
と同様に、良好な軟磁気特性を得るためにはZrNの存
在が必要であると考えられる。同公報において250℃
での熱処理後にFe(200)ピークが実質的に存在し
ておらず、かつ、上記したように良好な軟磁気特性が得
られていないのは、本発明における組成に対し窒素含有
率が高すぎるためであると考えられる。
The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-1513 does not disclose that the substrate is revolved or a negative bias voltage is applied during reactive sputtering. In the publication, when the heat treatment temperature is 250 ° C., 4
It takes 800 minutes, and the coercive force at that time is as high as 1.4 Oe. FIG. 11 of the publication shows a change in the X-ray diffraction pattern when the heat treatment temperature is changed. According to the figure, when the heat treatment is performed at a high temperature of 450 ° C. or higher, a broad peak of Fe (200) is recognized, but when the heat treatment is performed at a lower temperature region, the Fe (200) peak is reduced. Not substantially recognized, 500 ° C
I (200) as defined in the present invention also after heat treatment at
/ I (110) has not reached 0.1. Also, the publication states that if the heat treatment temperature is 350 ° C. or higher, the coercive force is 1 Oe.
There is a description that a diffraction peak of ZrN is recognized at that time. That is, it is considered that the soft magnetic thin film described in the publication requires the presence of ZrN in order to obtain good soft magnetic characteristics, similarly to the soft magnetic thin film described in Japanese Patent Publication No. 7-60767. 250 ° C in the publication
The fact that the Fe (200) peak does not substantially exist after the heat treatment and the good soft magnetic characteristics as described above are not obtained because the nitrogen content is too high with respect to the composition in the present invention. It is thought that it is.

【0022】ところで、特開平6−259729号公報
にも、Fe−Zr−N系組成を有する軟磁性薄膜が記載
されている。同公報では、この軟磁性薄膜をMRヘッド
やMR誘導型複合ヘッドの磁気シールド膜に適用してい
る。同公報には、反応性スパッタの際に基板に公転的な
運動をさせたり負のバイアス電圧を加えたりする旨の記
載はない。また、同公報には、誘導型ヘッド部の磁極に
適用する旨の記載はない。同公報には、軟磁性薄膜の応
力についての記載はなく、また、軟磁性薄膜のX線回折
パターンも記載されていない。ただし、同公報には、軟
磁性薄膜が(100)優先配向である旨が記載されてい
る。また、同公報では、この軟磁性薄膜は、ZrNの生
成によりFeの結晶粒成長が抑制されるので熱安定性が
向上するとしている。すなわち、この軟磁性薄膜は、上
記特公平7−60767号公報や特開平3−1513号
公報と同様に、ZrNが生成するものである。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-259729 also discloses a soft magnetic thin film having an Fe-Zr-N composition. In this publication, this soft magnetic thin film is applied to a magnetic shield film of an MR head or an MR induction type composite head. The publication does not disclose that the substrate is caused to revolve or to apply a negative bias voltage during reactive sputtering. Further, the publication does not describe that the invention is applied to the magnetic pole of the induction type head. This publication does not describe the stress of the soft magnetic thin film, nor does it describe the X-ray diffraction pattern of the soft magnetic thin film. However, the publication describes that the soft magnetic thin film has a (100) preferential orientation. According to the publication, the soft magnetic thin film is improved in thermal stability because the growth of Fe crystal grains is suppressed by the generation of ZrN. That is, this soft magnetic thin film is one in which ZrN is generated, as in Japanese Patent Publication No. 7-60767 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 3-1513.

【0023】ただし、同公報の実施例では、この軟磁性
薄膜に熱処理を施した旨の記載はない。熱処理が不要で
あれば、MRヘッドやMR誘導型複合ヘッドには好適で
ある。しかし、本発明者らの実験によれば、熱処理を施
さずに(100)配向の薄膜を得ることは極めて困難で
あり、成膜条件、例えば反応性スパッタ時の窒素分圧
や、投入電力、真空度等の微小な変動によりほとんどが
(110)配向膜となってしまう。また、熱処理を施さ
ないため、ZrNを安定して生成することはできない。
また、熱処理を施さず、かつ本発明のように応力制御も
行わない場合には、膜剥離が生じやすく、特に磁極のよ
うに厚い膜の場合には剥離が生じやすくなる。
However, in the example of the publication, there is no description that the soft magnetic thin film was heat-treated. If heat treatment is unnecessary, it is suitable for an MR head or an MR induction type composite head. However, according to experiments performed by the present inventors, it is extremely difficult to obtain a (100) oriented thin film without performing heat treatment, and film formation conditions such as nitrogen partial pressure during reactive sputtering, input power, Most of the film becomes a (110) orientation film due to minute fluctuations such as the degree of vacuum. Further, since no heat treatment is performed, ZrN cannot be generated stably.
In addition, when heat treatment is not performed and stress control is not performed as in the present invention, film peeling tends to occur, and particularly in the case of a thick film such as a magnetic pole, peeling tends to occur.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail.

【0025】本発明の軟磁性薄膜の製造方法は、金属窒
化物から構成される薄膜を反応性スパッタにより基板上
に形成する工程を有する。
The method for producing a soft magnetic thin film of the present invention includes a step of forming a thin film composed of a metal nitride on a substrate by reactive sputtering.

【0026】反応性スパッタでは、合金鋳造体ターゲッ
トや多元ターゲット等を用い、Ar等の不活性ガス雰囲
気下で、反応性ガスとして窒素を用いてスパッタを行
う。窒素は、スパッタ雰囲気中に好ましくは0.1〜1
5体積%、より好ましくは2〜10体積%含有させる。
窒素含有率が低すぎたり高すぎたりすると、例えばFe
−Zr−N系組成の薄膜では、後述する組成式における
yを本発明範囲内とすることが難しくなって、良好な軟
磁気特性が得られにくくなる。
In reactive sputtering, sputtering is performed using an alloy casting target, a multi-target, or the like, and using nitrogen as a reactive gas in an inert gas atmosphere such as Ar. Nitrogen is preferably 0.1 to 1 in the sputtering atmosphere.
The content is 5% by volume, more preferably 2 to 10% by volume.
If the nitrogen content is too low or too high, for example, Fe
In a thin film of a -Zr-N composition, it is difficult to make y in the composition formula described later within the range of the present invention, and it is difficult to obtain good soft magnetic characteristics.

【0027】反応性スパッタには、基板とターゲットと
が周期的に対向するようにターゲットに対する基板の相
対的移動を行うか、基板に負のバイアス電圧を加える
か、前記相対的移動を行いかつ前記負のバイアス電圧を
加える。
In the reactive sputtering, the substrate is moved relative to the target so that the substrate and the target periodically face each other, a negative bias voltage is applied to the substrate, or the relative movement is performed. Apply a negative bias voltage.

【0028】基板とターゲットとが周期的に対向するよ
うにするには、回転する基板ホルダを用い、その回転軸
を外れた位置に基板を保持させ、また、ターゲットを、
基板ホルダの回転軸を外れた位置であってかつ基板ホル
ダの回転に伴って周期的に基板と対向し得る位置に固定
する構成とすることが好ましい。具体的には、図5に示
す構成の基板ホルダを用いることが好ましい。図示例で
は、複数の基板12が基板ホルダ13に保持され、基板
ホルダの回転に伴って各基板が順次ターゲットと対向す
る構成となっている。この構成は、複数の基板に同時に
スパッタ膜を形成できる点でも好ましい。
In order to periodically oppose the substrate and the target, a rotating substrate holder is used to hold the substrate at a position off its axis of rotation.
It is preferable that the substrate is fixed at a position off the rotation axis of the substrate holder and at a position where the substrate holder can periodically face the substrate with the rotation of the substrate holder. Specifically, it is preferable to use a substrate holder having a configuration shown in FIG. In the illustrated example, a plurality of substrates 12 are held by a substrate holder 13, and each substrate sequentially faces a target as the substrate holder rotates. This configuration is preferable in that a sputtered film can be simultaneously formed on a plurality of substrates.

【0029】基板の上記相対的移動の速度等は特に限定
されない。好ましい移動速度は、基板を移動させないで
形成した場合の薄膜の応力や、基板に加える負のバイア
ス電圧の値、基板材質等の各種条件に応じて異なるの
で、特に限定されるものではなく、所望の応力を有する
薄膜が形成されるように適宜決定すればよいが、例え
ば、基板に上記した公転的な回転運動をさせる場合、基
板ホルダの回転速度は、一般に、好ましくは20rpm 以
下、より好ましくは0.5〜15rpm である。なお、基
板には公転的な回転運動だけではなく、自転運動を与え
てもよい。
The speed of the relative movement of the substrate is not particularly limited. The preferred moving speed is not particularly limited and is not particularly limited, since it depends on various conditions such as the stress of the thin film when the substrate is formed without moving the substrate, the value of the negative bias voltage applied to the substrate, and the material of the substrate. It may be appropriately determined so that a thin film having the stress is formed.For example, when the above-described revolving rotational movement is performed on the substrate, the rotational speed of the substrate holder is generally preferably 20 rpm or less, more preferably 0.5 to 15 rpm. The substrate may be given not only a revolving rotational motion but also a rotational motion.

【0030】基板に加える負のバイアス電圧の値につい
ても同様であり、基板に負のバイアス電圧を加えないで
形成した場合の薄膜の応力や、基板の移動速度、基板材
質などの各種条件に応じて異なるので、特に限定される
ものではなく、所望の応力を有する薄膜が形成されるよ
うに適宜決定すればよいが、好ましくは−300V 以
上、より好ましくは−150〜−10V である。なお、
バイアス電圧発生のための電力は、直流であっても高周
波であってもよい。
The same applies to the value of the negative bias voltage applied to the substrate, which depends on various conditions such as the stress of the thin film when the substrate is formed without applying a negative bias voltage, the moving speed of the substrate, and the material of the substrate. It is not particularly limited and may be appropriately determined so as to form a thin film having a desired stress, but is preferably −300 V or more, more preferably −150 to −10 V. In addition,
The power for generating the bias voltage may be DC or high frequency.

【0031】スパッタの方式に特に制限はなく、また、
使用するスパッタ装置にも制限はないが、好ましくはマ
グネトロンスパッタを用いる。スパッタは高周波で行な
っても直流で行なってもよいが、高周波スパッタを利用
した場合、基板の前記相対的移動に伴う応力変化が一般
に小さくなるので、好ましくは直流スパッタを利用す
る。なお、動作圧力は通常0.05〜1.0 Pa 程度と
すればよい。スパッタ投入電力、基板とターゲットとの
間の距離等の諸条件は、適宜決定すればよい。
There is no particular limitation on the sputtering method.
Although there is no limitation on the sputtering apparatus to be used, magnetron sputtering is preferably used. Sputtering may be performed at a high frequency or at a direct current. However, when the high frequency sputtering is used, the change in stress accompanying the relative movement of the substrate is generally small. Therefore, the direct current sputtering is preferably used. In addition, the operating pressure may be generally about 0.05 to 1.0 Pa. Various conditions such as the sputter input power and the distance between the substrate and the target may be appropriately determined.

【0032】薄膜が形成される基板の種類は特に限定さ
れない。本発明により形成される軟磁性薄膜は、後述す
る磁気ヘッドの磁極や磁気シールド膜に好ましく適用さ
れるが、この場合には、Al23 やSiO2 などから
構成される絶縁材や、パーマロイ等の金属などが基板と
なる。
The type of the substrate on which the thin film is formed is not particularly limited. The soft magnetic thin film formed according to the present invention is preferably applied to a magnetic pole or a magnetic shield film of a magnetic head described later. In this case, an insulating material made of Al 2 O 3 or SiO 2 , a permalloy, etc. The metal or the like becomes the substrate.

【0033】反応性スパッタにより形成された薄膜は、
結晶質であっても非晶質であってもよい。
The thin film formed by the reactive sputtering is
It may be crystalline or amorphous.

【0034】薄膜形成後、必要に応じ熱処理を施す。本
発明により形成される軟磁性薄膜をMRヘッド部を有す
る磁気ヘッドに適用する場合、この熱処理は300℃未
満で行う。この熱処理は、軟磁気特性発現のために薄膜
を結晶化するものであってもよく、結晶化膜の軟磁気特
性向上のためのものであってもよく、他の目的のための
ものであってもよい。
After the formation of the thin film, a heat treatment is performed if necessary. When the soft magnetic thin film formed according to the present invention is applied to a magnetic head having an MR head, this heat treatment is performed at a temperature lower than 300 ° C. This heat treatment may be for crystallizing the thin film for developing soft magnetic properties, for improving the soft magnetic properties of the crystallized film, or for another purpose. You may.

【0035】本発明は、各種の金属窒化物軟磁性薄膜の
形成に適用できるが、特にFe−N系薄膜の形成に好適
である。また、Feの一部をNi、Co、後述するM等
の他の金属元素で置換したものにも好適である。
Although the present invention can be applied to the formation of various metal nitride soft magnetic thin films, it is particularly suitable for forming Fe—N based thin films. It is also preferable that Fe is partially substituted by another metal element such as Ni, Co, and M described later.

【0036】次に、本発明により形成される軟磁性薄膜
の好ましい態様であるFe−Zr−N系軟磁性薄膜につ
いて説明する。
Next, an Fe—Zr—N-based soft magnetic thin film, which is a preferred embodiment of the soft magnetic thin film formed according to the present invention, will be described.

【0037】この軟磁性薄膜は、下記式で表される組成
を有する。
This soft magnetic thin film has a composition represented by the following formula.

【0038】式 (Fe1-xx1-y y The formula (Fe 1-x M x ) 1-y N y

【0039】上記式において、Mは、Mg、Ca、Y、
Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、
MnおよびBからなる群から選択される少なくとも1種
の元素であり、好ましくはZr、V、TaおよびTiか
ら選択される少なくとも1種の元素であり、より好まし
くはZrである。Zrは、M中の20原子%以上を占め
ることが好ましい。Nは窒素である。xおよびyは原子
比を表し、 0.01≦x≦0.1、 0.01≦y≦0.1 であり、好ましくは 0.02≦x≦0.09、 0.02≦y≦0.09 である。
In the above formula, M is Mg, Ca, Y,
Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W,
It is at least one element selected from the group consisting of Mn and B, preferably at least one element selected from Zr, V, Ta and Ti, and more preferably Zr. Zr preferably accounts for 20 atomic% or more of M. N is nitrogen. x and y each represent an atomic ratio, and satisfies 0.01 ≦ x ≦ 0.1 and 0.01 ≦ y ≦ 0.1, and preferably 0.02 ≦ x ≦ 0.09 and 0.02 ≦ y ≦ 0. .09.

【0040】また、この軟磁性薄膜は、X線回折におい
て、Fe(200)面の回折ピークの強度I(200)
とFe(110)面の回折ピークの強度I(110)と
の比I(200)/I(110)が0.1以上1未満、
好ましくは0.15〜0.8である。そして、X線回折
において、ZrN等のM窒化物の回折ピークが実質的に
認められないものである。
The soft magnetic thin film has a diffraction peak intensity I (200) of the Fe (200) plane in X-ray diffraction.
And the ratio I (200) / I (110) of the diffraction peak intensity I (110) of the Fe (110) plane to 0.1 or more and less than 1;
Preferably it is 0.15-0.8. And, in X-ray diffraction, a diffraction peak of M nitride such as ZrN is not substantially recognized.

【0041】なお、X線回折においてCuKα線を用い
た場合の各ピークの位置を2θ(θは回折角)で表示す
ると、Fe(200)が65°程度、Fe(110)が
44°程度、ZrN(200)が39°程度である。
When the position of each peak in the case of using CuKα ray in X-ray diffraction is represented by 2θ (θ is the diffraction angle), Fe (200) is about 65 °, Fe (110) is about 44 °, ZrN (200) is about 39 °.

【0042】M、特にZrは、I(200)/I(11
0)を本発明範囲内とするために有効である。また、M
は、Nとともに結晶の微細化に有効である。
M, especially Zr, is I (200) / I (11
0) is within the scope of the present invention. Also, M
Is effective for miniaturization of the crystal together with N.

【0043】上記式においてxが小さすぎると、結晶粒
径が大きくなりすぎて良好な軟磁気特性が得られなくな
り、熱安定性も低下してしまう。また、耐食性も悪くな
る。一方、xが大きすぎると、結晶化させるためには高
温の熱処理が必要となってしまい、また、結晶化したと
しても良好な軟磁気特性は得られない。また、飽和磁束
密度も低くなってしまう。
In the above formula, if x is too small, the crystal grain size becomes too large, so that good soft magnetic properties cannot be obtained, and the thermal stability also decreases. Also, the corrosion resistance is deteriorated. On the other hand, if x is too large, a high-temperature heat treatment is required for crystallization, and even if it is crystallized, good soft magnetic characteristics cannot be obtained. In addition, the saturation magnetic flux density becomes low.

【0044】上記式においてyが小さすぎると、Nによ
る結晶粒の微細化が不十分となり、良好な軟磁気特性が
得られない。yが大きすぎると、後述するような低温の
熱処理を施す場合、結晶化のためには実用に耐えないほ
どの長時間の熱処理が必要となり、しかも結晶化したと
しても良好な軟磁気特性は得られない。
If y is too small in the above formula, the refinement of the crystal grains by N becomes insufficient, and good soft magnetic characteristics cannot be obtained. If y is too large, when performing a low-temperature heat treatment as described below, a long-time heat treatment that is not practically necessary for crystallization is required, and even if it is crystallized, good soft magnetic characteristics are obtained. I can't.

【0045】なお、軟磁性薄膜中には、酸素が全体の5
原子%以下含有されていてもよい。
It should be noted that oxygen is contained in the soft magnetic thin film in a total amount of 5%.
Atomic% or less may be contained.

【0046】軟磁性薄膜の組成は、例えば、Electron P
robe Micro Analysis (EPMA)法により測定すればよい。
The composition of the soft magnetic thin film is, for example, Electron P
What is necessary is just to measure by a robe Micro Analysis (EPMA) method.

【0047】上記軟磁性薄膜では、優れた軟磁気特性が
得られる。具体的には、10MHzでの初透磁率は100
0以上にでき、保磁力は1Oe以下にできる。また、飽和
磁束密度は14000G 以上にできる。
With the above soft magnetic thin film, excellent soft magnetic characteristics can be obtained. Specifically, the initial permeability at 10 MHz is 100
It can be made 0 or more, and the coercive force can be made 1 Oe or less. Further, the saturation magnetic flux density can be made 14000 G or more.

【0048】この軟磁性薄膜は、上記した本発明の製造
方法により形成される。反応性スパッタにより形成され
た薄膜は、通常、非晶質に近いものであり、Fe(11
0)面に由来するブロードなピークが存在するが、Fe
(200)面に由来するピークは実質的に認められな
い。このときのピーク強度比I(200)/I(11
0)は、0.1未満であることが好ましい。そして、続
く熱処理により、このピーク強度比が上記範囲内となる
ようにする。
This soft magnetic thin film is formed by the above-described manufacturing method of the present invention. The thin film formed by the reactive sputtering is usually close to amorphous, and Fe (11
0) There is a broad peak derived from the plane,
A peak derived from the (200) plane is not substantially observed. The peak intensity ratio I (200) / I (11
0) is preferably less than 0.1. Then, by the subsequent heat treatment, the peak intensity ratio is controlled to be within the above range.

【0049】薄膜形成後、熱処理を施す。この熱処理
は、膜の結晶化を進め、良好な軟磁気特性を得るための
ものである。この熱処理は、好ましくは100〜280
℃、より好ましくは120〜260℃で、好ましくは
0.5〜20時間、より好ましくは2〜8時間行う。熱
処理温度が低すぎると、結晶化が不十分となって良好な
軟磁気特性が得られない。一方、熱処理温度が高すぎる
と、磁気ヘッドの他の部材、特にMR膜に熱的な悪影響
を与える。特に、薄膜を積層した多層構造のMR膜は、
各薄膜がきわめて薄く、加熱により元素が相互拡散しや
すいので、熱処理温度を上記のような低温とすることが
必須である。上記組成の膜をこのような低温で熱処理す
ることにより、Fe(200)ピークを出現させてI
(200)/I(110)を本発明内とすることがで
き、これにより優れた軟磁気特性が得られる。なお、熱
処理温度が高すぎると、FeNの析出に伴ってα−Fe
が析出し、耐食性が低くなってしまうという問題も生じ
る。
After forming the thin film, a heat treatment is performed. This heat treatment is for promoting crystallization of the film and obtaining good soft magnetic characteristics. This heat treatment is preferably 100-280.
C., more preferably at 120 to 260.degree. C., preferably for 0.5 to 20 hours, more preferably for 2 to 8 hours. If the heat treatment temperature is too low, crystallization will be insufficient and good soft magnetic properties cannot be obtained. On the other hand, if the heat treatment temperature is too high, other members of the magnetic head, particularly the MR film, are adversely affected by heat. In particular, an MR film having a multilayer structure in which thin films are stacked
Since each thin film is extremely thin and elements are easily diffused by heating, it is essential to set the heat treatment temperature to the low temperature as described above. By subjecting the film having the above composition to a heat treatment at such a low temperature, an Fe (200) peak appears and I
(200) / I (110) can be set within the range of the present invention, whereby excellent soft magnetic properties can be obtained. If the heat treatment temperature is too high, α-Fe
Precipitates and the corrosion resistance is lowered.

【0050】熱処理は真空中あるいはAr等の不活性ガ
ス雰囲気中で行なうことが好ましい。
The heat treatment is preferably performed in a vacuum or in an atmosphere of an inert gas such as Ar.

【0051】熱処理後の薄膜の平均結晶粒径は、100
nm以下であり、5〜50nmとすることも容易である。平
均結晶粒径は、X線回折でのFe(200)ピークの半
値巾W50を測定し、下記のシェラーの式から求めればよ
い。
The average crystal grain size of the thin film after the heat treatment is 100
nm or less, and it is easy to set it to 5 to 50 nm. The average crystal grain size may be determined by measuring the half-width W 50 of the Fe (200) peak in X-ray diffraction and using the following Scherrer equation.

【0052】式 D=0.9λ/W50 cosθFormula D = 0.9λ / W 50 cos θ

【0053】この式において、λは用いたX線の波長で
あり、θは回折角である。
In this equation, λ is the wavelength of the X-ray used, and θ is the diffraction angle.

【0054】次に、本発明により形成される軟磁性薄膜
が適用される磁気ヘッドの構成について説明する。
Next, the configuration of a magnetic head to which the soft magnetic thin film formed according to the present invention is applied will be described.

【0055】図1に、磁気抵抗効果型ヘッド(MRヘッ
ド)の構成例を示す。図1は磁気記録媒体側から見た平
面図であり、媒体に対するヘッドの相対的移動方向は図
中下側である。したがって、図中下側がリーディング側
となり、上側がトレーリング側となる。図1の再生ヘッ
ドは、基体2からトレーリング方向に向かって、リーデ
ィング側磁気シールド膜4、一対のリード51が接続さ
れたMR膜5およびトレーリング側磁気シールド膜6を
有し、隣り合う膜間には絶縁材3が設けられている。
FIG. 1 shows a configuration example of a magnetoresistive head (MR head). FIG. 1 is a plan view as viewed from the magnetic recording medium side, and the relative movement direction of the head with respect to the medium is the lower side in the figure. Therefore, the lower side in the figure is the leading side, and the upper side is the trailing side. 1 includes a leading magnetic shield film 4, an MR film 5 to which a pair of leads 51 are connected, and a trailing magnetic shield film 6 from the substrate 2 in the trailing direction. An insulating material 3 is provided between them.

【0056】上記した軟磁性薄膜は、リーディング側磁
気シールド膜に適用してもトレーリング側磁気シールド
膜に適用してもよいが、好ましくは両磁気シールド膜に
適用する。
The above-mentioned soft magnetic thin film may be applied to the leading magnetic shield film or the trailing magnetic shield film, but is preferably applied to both magnetic shield films.

【0057】なお、図1に示される再生ヘッドは、MR
膜5が媒体対向面に露出する通常のシールド型MRヘッ
ドであるが、本発明では図2に示されるような構成のヨ
ーク型MRヘッドにも適用することができる。図2に示
される再生ヘッドは、基体2からトレーリング方向に向
かってリーディング側磁気シールド膜4、絶縁材31、
ヨーク71、絶縁材32、MR膜5、ヨーク72、絶縁
材33およびトレーリング側磁気シールド膜6を有す
る。この再生ヘッドでは図中右側の側面が媒体対向面と
なり、磁束はヨーク71、MR膜5、ヨーク72を通る
ことになる。
The reproducing head shown in FIG.
Although this is a normal shield type MR head in which the film 5 is exposed on the medium facing surface, the present invention can also be applied to a yoke type MR head having a configuration as shown in FIG. The read head shown in FIG. 2 has a leading magnetic shield film 4, an insulating material 31,
It has a yoke 71, an insulating material 32, an MR film 5, a yoke 72, an insulating material 33, and a trailing side magnetic shield film 6. In this reproducing head, the right side surface in the drawing becomes the medium facing surface, and the magnetic flux passes through the yoke 71, the MR film 5, and the yoke 72.

【0058】上記軟磁性薄膜は、記録用の誘導型ヘッド
部および再生用のMRヘッド部を具備するMR誘導型複
合ヘッドにも好適である。
The above-mentioned soft magnetic thin film is also suitable for an MR induction type composite head having an inductive head for recording and an MR head for reproduction.

【0059】図3に示される記録再生ヘッドは、MR誘
導型複合ヘッドの構成例であり、図1に示される再生ヘ
ッドのトレーリング側に、絶縁材を介して誘導型ヘッド
部を有する。この誘導型ヘッド部は、リーディング側磁
極81とトレーリング側磁極82とを有する通常の薄膜
ヘッドの構成を有する。
The recording / reproducing head shown in FIG. 3 is an example of the configuration of an MR induction type composite head, and has a guiding type head portion on the trailing side of the reproducing head shown in FIG. 1 via an insulating material. This inductive head has the structure of a normal thin-film head having a leading magnetic pole 81 and a trailing magnetic pole 82.

【0060】一方、図4に示される記録再生ヘッドは、
図1に示される再生ヘッドのトレーリング側磁気シール
ド膜6を誘導型ヘッド部のリーディング側磁極として用
い、さらにこれのトレーリング側に誘導型ヘッド部のト
レーリング側磁極82を設けた構成である。
On the other hand, the recording / reproducing head shown in FIG.
The trailing-side magnetic shield film 6 of the reproducing head shown in FIG. 1 is used as a leading magnetic pole of an inductive head, and a trailing magnetic pole 82 of the inductive head is provided on the trailing side. .

【0061】これらの誘導型ヘッド部に本発明を適用す
る場合、上記軟磁性薄膜を磁極として用いる。この場
合、上記軟磁性薄膜をリーディング側磁極に適用しても
トレーリング側磁極に適用してもよいが、好ましくは両
磁極に適用する。なお、これらいずれの場合でも、上記
軟磁性薄膜はリーディング側またはトレーリング側の磁
極全体を構成する必要はない。例えば、磁極を上記軟磁
性薄膜とパーマロイ等の他の軟磁性薄膜との積層構造と
し、磁束密度のより高い上記軟磁性薄膜をギャップ側に
配置する構成としてもよい。このような構成とすること
により、ギャップ付近においてより急峻な磁束変化を実
現することができる。
When the present invention is applied to these inductive heads, the above soft magnetic thin film is used as a magnetic pole. In this case, the soft magnetic thin film may be applied to the leading magnetic pole or the trailing magnetic pole, but is preferably applied to both magnetic poles. In any of these cases, the soft magnetic thin film does not need to constitute the entire magnetic pole on the leading or trailing side. For example, the magnetic pole may have a laminated structure of the soft magnetic thin film and another soft magnetic thin film such as Permalloy, and the soft magnetic thin film having a higher magnetic flux density may be arranged on the gap side. With such a configuration, a steep magnetic flux change can be realized near the gap.

【0062】これらの磁気ヘッドにおいて、磁気シール
ド膜や磁極以外の構成は特に限定されず、通常のMRヘ
ッドやMR誘導型複合ヘッドと同様な構成であってよ
い。
The configuration of these magnetic heads other than the magnetic shield film and the magnetic pole is not particularly limited, and may be the same as that of a normal MR head or an MR induction type composite head.

【0063】例えば、MR膜には、パーマロイやNi−
Co合金の他、磁気抵抗効果を有する各種材料等を用い
ることができる。上述したように、本発明では熱処理温
度を低くできるので、MR膜を多層構成とする場合に特
に好適である。多層構成のMR膜としては、例えば、ス
ピンバルブ型のもの(NiFe/Cu/NiFe/Fe
Mn、Co/Cu/Co/FeMn等)、人工格子多層
膜(NiFe/Ag、Co/Ag等)などが挙げられ
る。
For example, the permalloy or the Ni—
In addition to the Co alloy, various materials having a magnetoresistance effect and the like can be used. As described above, since the heat treatment temperature can be reduced in the present invention, it is particularly suitable when the MR film has a multilayer structure. As a multilayered MR film, for example, a spin valve type (NiFe / Cu / NiFe / Fe)
Mn, Co / Cu / Co / FeMn, etc., and an artificial lattice multilayer film (NiFe / Ag, Co / Ag, etc.).

【0064】MR膜に接続されるリードには、TaやW
等、MR膜に拡散しない材料を用いることが好ましい。
絶縁材には、Al23 、SiO2 等の各種セラミック
スなど、通常の絶縁材料を用いることができる。また、
セラミックスなどから構成される基体2は、通常、磁気
ヘッドのスライダに固定されるが、基体2自体をスライ
ダとして用いてもよい。
The leads connected to the MR film include Ta and W
For example, it is preferable to use a material that does not diffuse into the MR film.
As the insulating material, ordinary insulating materials such as various ceramics such as Al 2 O 3 and SiO 2 can be used. Also,
The base 2 made of ceramics or the like is usually fixed to the slider of the magnetic head, but the base 2 itself may be used as the slider.

【0065】なお、必要に応じ、磁気シールド膜の一部
を、パーマロイなどの従来の各種軟磁性材料から構成し
てもよい。
If necessary, a part of the magnetic shield film may be made of various conventional soft magnetic materials such as permalloy.

【0066】各部の寸法も特に限定されず、組み合わさ
れる磁気記録媒体の構成などに応じて適宜決定すればよ
いが、通常、磁気シールド膜は厚さ1〜5μm 、幅30
〜200μm 、磁気抵抗効果膜は厚さ5〜60nm、幅1
〜10μm 、磁気シールド膜と磁気抵抗効果膜との距離
は0.03〜1.0μm 、誘導型ヘッド部の磁極は厚さ
1〜5μm 、幅0.5〜10μm 、トレーリング側磁気
シールド膜と誘導型ヘッド部の磁極との距離は0.2〜
5μm である。
The dimensions of each part are not particularly limited, and may be determined as appropriate according to the configuration of the magnetic recording medium to be combined. Usually, the magnetic shield film has a thickness of 1 to 5 μm and a width of 30 μm.
200200 μm, the magnetoresistive film has a thickness of 5-60 nm and a width of 1
10 to 10 μm, the distance between the magnetic shield film and the magnetoresistive film is 0.03 to 1.0 μm, the magnetic pole of the inductive head is 1 to 5 μm, the width is 0.5 to 10 μm, and the trailing magnetic shield film is The distance from the magnetic pole of the induction type head is 0.2 to
5 μm.

【0067】MRヘッド部において、MR膜の線形動作
化の方式は特に限定されず、電流バイアス法、ハードフ
ィルムバイアス法、ソフトフィルムバイアス法、形状バ
イアス法などの各種方式から適宜選択することができ
る。
In the MR head section, the method of linearizing the MR film is not particularly limited, and can be appropriately selected from various methods such as a current bias method, a hard film bias method, a soft film bias method, and a shape bias method. .

【0068】上記磁気ヘッドは、通常、薄膜作製とパタ
ーン形成とによって製造される。各膜の形成には、スパ
ッタ法、真空蒸着法等の気相被着法や、めっき法等を用
いればよい。パターン形成は、選択エッチングや選択デ
ポジションなどにより行なうことができる。
The magnetic head is usually manufactured by forming a thin film and forming a pattern. In forming each film, a vapor deposition method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method, a plating method, or the like may be used. Pattern formation can be performed by selective etching, selective deposition, or the like.

【0069】上記磁気ヘッドは、アーム等の従来公知の
アセンブリーと組み合わせて使用される。
The magnetic head is used in combination with a conventionally known assembly such as an arm.

【0070】[0070]

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail by showing specific examples of the present invention.

【0071】薄膜の応力 組成が88.45Fe−6.70Zr−4.85N(原
子比)である薄膜を、以下に示す手順でガラス基板上に
形成した。
A thin film having a stress composition of 88.45Fe-6.70Zr-4.85N (atomic ratio) was formed on a glass substrate by the following procedure.

【0072】まず、ターゲットにFe−Zr合金を用
い、Ar+N2 混合ガスを真空槽中に導入しながら反応
性スパッタを行って、厚さ1.0μm のFe−Zr−N
薄膜を厚さ300μm のガラス基板上に形成した。スパ
ッタには、基板に公転的な回転運動をさせることが可能
な図5に示す構成の装置を用いた。スパッタ時の基板の
回転数および基板に加えるバイアス電圧は、図6に示さ
れるものとした。なお、バイアス電圧は、基板に高周波
電力を加えることにより付与した。スパッタの際の流量
比N2 /(Ar+N2)は、0.1とし、ガス圧力は
0.20Paとし、ターゲット投入電力は1.4kWとし、
基板の直径は20mmとし、ターゲットの直径は203mm
とし、ターゲットと基板との間の距離は120mmとし
た。
First, a Fe—Zr—Nr alloy was used as a target, and reactive sputtering was performed while introducing an Ar + N 2 mixed gas into a vacuum chamber to form a Fe—Zr—N layer having a thickness of 1.0 μm.
A thin film was formed on a glass substrate having a thickness of 300 μm. For the sputtering, an apparatus having a configuration shown in FIG. 5 capable of revolving the substrate in a revolving rotational motion was used. The rotation speed of the substrate and the bias voltage applied to the substrate during the sputtering were as shown in FIG. Note that the bias voltage was applied by applying high-frequency power to the substrate. Flow rate ratio of sputtering N 2 / (Ar + N 2 ) is set to 0.1, the gas pressure was 0.20 Pa, the target introduction electric power of 1.4 kW,
The diameter of the substrate is 20 mm and the diameter of the target is 203 mm
The distance between the target and the substrate was 120 mm.

【0073】次いで、薄膜に、250℃で5時間熱処理
を施した。
Next, the thin film was subjected to a heat treatment at 250 ° C. for 5 hours.

【0074】熱処理後、薄膜の応力を測定した。応力
は、ガラス基板の反り量から求めた。結果を図6に示
す。同図に示される結果から、基板の回転および基板へ
の負のバイアス電圧印加のどちらを行った場合でも、薄
膜の応力を大きく変化させることが可能であることがわ
かる。
After the heat treatment, the stress of the thin film was measured. The stress was determined from the amount of warpage of the glass substrate. FIG. 6 shows the results. From the results shown in the figure, it is understood that the stress of the thin film can be largely changed regardless of whether the substrate is rotated or a negative bias voltage is applied to the substrate.

【0075】なお、FeおよびNからなる薄膜を同様に
して形成し、その応力を測定したところ、基板の回転お
よび負のバイアス電圧の印加により、−10×109dyn
/cm2程度から5×109dyn/cm2程度までの間で応力の制
御が可能であった。
A thin film made of Fe and N was formed in the same manner, and its stress was measured. As a result, the rotation of the substrate and the application of a negative bias voltage resulted in -10 × 10 9 dyn.
/ stress control between the cm 2 is up to 5 × 10 9 dyn / cm 2, was possible.

【0076】薄膜の磁気特性 次に、表面に厚さ10μm のAl23 膜を形成したA
23 −TiC板を基板として用い、基板に加える直
流バイアス電圧を−85V に固定し、基板の回転数を変
更してAl23 膜上に上記組成の薄膜を形成し、熱処
理した後の薄膜の保磁力Hcおよび1MHz における初透
磁率μの変化を調べた。スパッタの際の他の条件および
熱処理条件は、上記と同様とした。結果を図7に示す。
同図から、基板の回転数を適宜設定することにより、優
れた軟磁気特性が実現することがわかる。
Magnetic Properties of Thin Film Next, an Al 2 O 3 film with a thickness of 10 μm was formed on the surface.
using l 2 O 3 -TiC plate as the substrate, to secure the DC bias voltage applied to the substrate to -85 V, a thin film of the composition was formed on the Al 2 O 3 film by changing the rotational speed of the substrate was heat-treated The changes in the coercive force Hc and the initial permeability μ at 1 MHz of the thin film were examined. Other conditions and heat treatment conditions during sputtering were the same as described above. FIG. 7 shows the results.
From the figure, it is understood that excellent soft magnetic characteristics can be realized by appropriately setting the rotation speed of the substrate.

【0077】薄膜のX線回折パターン 基板を10rpm で回転させ、基板に加えるバイアス電圧
を−100V として上記組成の薄膜を形成し、250℃
で5時間熱処理を施した。なお、基板には、表面にAl
23 膜を形成したAl23 −TiC板を用いた。図
8に、熱処理前および熱処理後それぞれのX線回折パタ
ーンを示す。同図において、熱処理後のI(200)/
I(110)は0.50であった。比較のために、基板
を回転させず、バイアス電圧も加えなかった他は同様に
して薄膜を形成し、同様な熱処理を施した後、X線回折
パターンを調べた。この薄膜における熱処理後のI(2
00)/I(110)は、0.27であった。この結果
から、本発明により、Fe(200)ピークが増強され
ることがわかる。なお、どちらの薄膜のX線回折パター
ンにもZrNの回折ピークは認められなかった。両薄膜
の磁気特性を測定したところ、図8に示す薄膜では、保
磁力が0.2Oe、10MHzにおける初透磁率が3470
であったが、比較のための薄膜では、保磁力が1.0O
e、初透磁率が1080であった。
X-ray diffraction pattern of the thin film The substrate was rotated at 10 rpm, the bias voltage applied to the substrate was set to -100 V, and a thin film having the above composition was formed.
For 5 hours. The substrate has Al
2 O 3 film with Al 2 O 3 -TiC plate formed with. FIG. 8 shows X-ray diffraction patterns before and after the heat treatment. In the figure, I (200) /
I (110) was 0.50. For comparison, a thin film was formed in the same manner except that the substrate was not rotated and no bias voltage was applied, and the same heat treatment was performed. Then, the X-ray diffraction pattern was examined. I (2) after heat treatment in this thin film
00) / I (110) was 0.27. These results show that the present invention enhances the Fe (200) peak. No XrN diffraction peak was observed in the X-ray diffraction patterns of either thin film. When the magnetic characteristics of both thin films were measured, the thin film shown in FIG. 8 had a coercive force of 0.2 Oe and an initial permeability at 3 MHz of 3470.
However, in the thin film for comparison, the coercive force was 1.0 O
e, the initial magnetic permeability was 1080.

【0078】基板による比較 Al23 −TiC板上にAl23 膜を形成した構造
の基板、このAl23 膜上にさらにNiFe(パーマ
ロイ)膜を積層した基板およびガラス基板を用い、各基
板の表面にFe−Zr−N薄膜を形成した後、250℃
で5時間熱処理を施した。反応性スパッタに際しては、
基板の回転数を10rpm 、基板のバイアス電圧を−85
V とした。これら以外の条件は、上記と同様とした。各
薄膜について、保磁力および1MHz における初透磁率を
測定した。結果を表1に示す。
Comparison by Substrate A substrate having a structure in which an Al 2 O 3 film was formed on an Al 2 O 3 —TiC plate, a substrate in which a NiFe (permalloy) film was further laminated on this Al 2 O 3 film, and a glass substrate were used. After forming a Fe-Zr-N thin film on the surface of each substrate,
For 5 hours. For reactive sputtering,
The number of rotations of the substrate is 10 rpm, and the bias voltage of the substrate is -85.
V. Other conditions were the same as above. For each thin film, the coercive force and the initial permeability at 1 MHz were measured. Table 1 shows the results.

【0079】[0079]

【表1】 [Table 1]

【0080】表1から、同条件で形成した薄膜の軟磁気
特性が、基板の種類によって大きく異なることがわか
る。基板の回転数および負バイアスの値を図6にプロッ
トすると、この条件で形成された薄膜には応力がほとん
ど存在しないことがわかる。それにもかかわらず、ガラ
ス基板上に形成した場合には良好な軟磁気特性が得られ
ていない。このことから、下地である基板を考慮して薄
膜に最適な応力を付与する必要があることがわかる。
Table 1 shows that the soft magnetic properties of the thin films formed under the same conditions differ greatly depending on the type of the substrate. FIG. 6 plots the number of rotations of the substrate and the value of the negative bias, indicating that the thin film formed under this condition has almost no stress. Nevertheless, when formed on a glass substrate, good soft magnetic properties are not obtained. This indicates that it is necessary to apply an optimum stress to the thin film in consideration of the substrate serving as the base.

【0081】なお、回転数や負バイアスの値を変更した
場合には、ガラス基板上でも優れた軟磁気特性を示す薄
膜を形成することができたが、同条件でAl23 膜上
に形成した薄膜の軟磁気特性は良好ではなかった。ま
た、回転数およびバイアス電圧を調整することにより、
パーマロイ膜上でも表1に示すものよりも優れた特性を
得ることが可能であった。
When the number of rotations and the value of the negative bias were changed, a thin film exhibiting excellent soft magnetic properties could be formed on the glass substrate, but under the same conditions, the thin film was formed on the Al 2 O 3 film. The soft magnetic properties of the formed thin film were not good. Also, by adjusting the rotation speed and the bias voltage,
Even on a permalloy film, it was possible to obtain characteristics superior to those shown in Table 1.

【0082】MR誘導型複合ヘッド 図4に示される構成を有するMR誘導型複合ヘッドを作
製した。
MR-guided Composite Head An MR-guided composite head having the configuration shown in FIG. 4 was manufactured.

【0083】まず、基板2(Al23 −TiC)上
に、絶縁材(Al23 :厚さ10μm )、リーディン
グ側磁気シールド膜4(上記組成のFe−Zr−N薄
膜:厚さ3μm )、絶縁材(Al23 :厚さ0.1μ
m )、MR膜5(厚さ15nmのバイアス膜/厚さ7nmの
Ta膜/厚さ17nmのNiFe膜の3層構造:合計厚さ
39nm、高さ2.0μm )、リード51(Ta:厚さ
0.2μm )、絶縁材(Al23 :厚さ0.1μm
)、トレーリング側磁気シールド膜6(上記組成のF
e−Zr−N薄膜:厚さ2.5μm )を形成した。両磁
気シールド膜は反応性スパッタにより形成し、各膜形成
後にそれぞれ250℃で5時間熱処理を施した。なお、
磁気シールド膜を形成するための反応性スパッタに際し
ては、基板の回転数を10rpm 、基板のバイアス電圧を
−100V とした。MR膜、絶縁材およびリードはスパ
ッタにより形成した。パターン形成にはイオンミリング
を用いた。
First, on a substrate 2 (Al 2 O 3 —TiC), an insulating material (Al 2 O 3 : thickness 10 μm) and a leading magnetic shield film 4 (Fe—Zr—N thin film of the above composition: thickness) 3 μm), insulating material (Al 2 O 3 : thickness 0.1 μm)
m), MR film 5 (15-nm-thick bias film / 7-nm-thick Ta film / 17-nm-thick NiFe film: three-layer structure: total thickness 39 nm, height 2.0 μm), lead 51 (Ta: thickness) 0.2 μm), insulating material (Al 2 O 3 : thickness 0.1 μm)
), Trailing side magnetic shield film 6 (F of the above composition)
e-Zr-N thin film: 2.5 μm thick). Both magnetic shield films were formed by reactive sputtering, and heat treatment was performed at 250 ° C. for 5 hours after each film formation. In addition,
In the reactive sputtering for forming the magnetic shield film, the rotation speed of the substrate was set to 10 rpm, and the bias voltage of the substrate was set to -100V. The MR film, insulating material and leads were formed by sputtering. Ion milling was used for pattern formation.

【0084】次いで、絶縁材(Al23 :厚さ0.5
μm )をスパッタにより形成してギャップとし、さらに
トレーリング側磁極82(上記組成のFe−Zr−N薄
膜:厚さ3μm )を反応性スパッタにより形成し、25
0℃で5時間熱処理を施した。なお、磁極を形成するた
めの反応性スパッタに際しては、基板の回転数および基
板のバイアス電圧を、表2に示すものとした。次いで、
絶縁材(Al23 :厚さ50μm )をスパッタにより
形成して保護膜とし、MR誘導型複合ヘッドを得た。次
いで、このMR誘導型複合ヘッドの基板2をスライダに
固定し、ハードディスク駆動装置に組み込んだ。
Next, an insulating material (Al 2 O 3 : thickness 0.5)
.mu.m) is formed by sputtering to form a gap, and a trailing-side magnetic pole 82 (Fe--Zr--N thin film of the above composition: 3 .mu.m thick) is formed by reactive sputtering.
Heat treatment was performed at 0 ° C. for 5 hours. At the time of reactive sputtering for forming the magnetic pole, the rotational speed of the substrate and the bias voltage of the substrate were as shown in Table 2. Then
An insulating material (Al 2 O 3 : thickness 50 μm) was formed by sputtering to form a protective film, and an MR induction type composite head was obtained. Next, the substrate 2 of the MR induction type composite head was fixed to a slider and incorporated in a hard disk drive.

【0085】なお、磁気シールド膜および磁極の熱処理
は、真空中において膜面に平行な3kOe の磁界を印加し
ながら行った。
The heat treatment of the magnetic shield film and the magnetic pole was performed in vacuum while applying a magnetic field of 3 kOe parallel to the film surface.

【0086】これらの磁気ヘッドについて、トレーリン
グ側磁極の絶縁材からの剥離の有無を調べた。結果を表
2に示す。
With respect to these magnetic heads, the presence or absence of peeling of the trailing-side magnetic pole from the insulating material was examined. Table 2 shows the results.

【0087】[0087]

【表2】 [Table 2]

【0088】表2から、基板の回転数やバイアス電圧を
制御することにより、磁極の剥離を防ぐことが可能であ
ることがわかる。
From Table 2, it can be seen that the separation of the magnetic pole can be prevented by controlling the number of rotations of the substrate and the bias voltage.

【0089】上記磁気ヘッドを製造する際には、軟磁性
薄膜形成後に水を噴射しながら基板を切断する工程を設
けたが、250℃で熱処理した場合には、磁気ヘッド中
の軟磁性薄膜に腐食は認められなかった。これに対し、
同組成の薄膜を350℃で熱処理した場合には、磁気ヘ
ッド中の軟磁性薄膜に、α−Feの酸化によるとみられ
る発錆が認められた。
When manufacturing the magnetic head, a step of cutting the substrate while spraying water after the formation of the soft magnetic thin film was provided. No corrosion was observed. In contrast,
When the thin film having the same composition was heat-treated at 350 ° C., rust was observed in the soft magnetic thin film in the magnetic head, which was considered to be due to oxidation of α-Fe.

【0090】なお、本発明を図1、図2および図3にそ
れぞれ示される構成の磁気ヘッドに適用した場合でも、
上記と同様な効果が得られた。
Incidentally, even when the present invention is applied to the magnetic head having the structure shown in FIGS. 1, 2 and 3, respectively,
The same effect as above was obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】MRヘッドの構成例を媒体側から見た平面図で
ある。
FIG. 1 is a plan view of a configuration example of an MR head as viewed from a medium side.

【図2】MRヘッドの構成例の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a configuration example of an MR head.

【図3】MR誘導型複合ヘッドの構成例を媒体側から見
た平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a configuration example of an MR induction type composite head as viewed from a medium side.

【図4】MR誘導型複合ヘッドの構成例を媒体側から見
た平面図である。
FIG. 4 is a plan view of a configuration example of the MR induction type composite head as viewed from a medium side.

【図5】本発明に用いるスパッタ装置の基板ホルダを模
式的に示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view schematically showing a substrate holder of a sputtering apparatus used in the present invention.

【図6】基板の回転速度および基板に加えるバイアス電
圧と、形成された薄膜の応力との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the rotation speed of the substrate, the bias voltage applied to the substrate, and the stress of the formed thin film.

【図7】基板の回転速度と、形成された薄膜の保磁力お
よび初透磁率との関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the rotation speed of a substrate and the coercive force and initial magnetic permeability of a formed thin film.

【図8】基板を回転させ、かつ基板に負のバイアス電圧
を加えて形成したFe−Zr−N薄膜の熱処理前および
熱処理後それぞれのX線回折パターンである。
FIG. 8 shows X-ray diffraction patterns before and after heat treatment of a Fe—Zr—N thin film formed by rotating a substrate and applying a negative bias voltage to the substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 基板 13 基板ホルダ 2 基体 3、31、32、33 絶縁材 4 リーディング側磁気シールド膜 5 磁気抵抗効果膜 51 リード 6 トレーリング側磁気シールド膜 71、72 ヨーク 81 リーディング側磁極 82 トレーリング側磁極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Substrate 13 Substrate holder 2 Base 3, 31, 32, 33 Insulating material 4 Leading magnetic shield film 5 Magnetoresistive film 51 Lead 6 Trailing magnetic shield film 71, 72 Yoke 81 Leading magnetic pole 82 Trailing magnetic pole

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属窒化物から構成される薄膜を反応性
スパッタにより基板上に形成する工程を有し、 前記反応性スパッタに際し、基板とターゲットとが周期
的に対向するようにターゲットに対する基板の相対的移
動を行うか、基板に負のバイアス電圧を加えるか、前記
相対的移動を行いかつ前記負のバイアス電圧を加えるこ
とにより、前記薄膜の応力を制御する軟磁性薄膜の製造
方法。
A step of forming a thin film composed of a metal nitride on a substrate by reactive sputtering, wherein the reactive sputtering is performed by using a substrate with respect to the target such that the substrate and the target periodically face each other. A method for producing a soft magnetic thin film, wherein the stress of the thin film is controlled by performing relative movement, applying a negative bias voltage to the substrate, or performing the relative movement and applying the negative bias voltage.
【請求項2】 基板を、回転する基板ホルダの回転軸を
外れた位置に保持させ、ターゲットを、基板ホルダの回
転軸を外れた位置であってかつ基板ホルダの回転に伴っ
て周期的に基板と対向し得る位置に固定することによ
り、基板の前記相対的移動を行う請求項1の軟磁性薄膜
の製造方法。
2. A substrate is held at a position off the axis of rotation of a rotating substrate holder, and a target is periodically held at a position off the axis of rotation of the substrate holder and with rotation of the substrate holder. The method for manufacturing a soft magnetic thin film according to claim 1, wherein the relative movement of the substrate is performed by fixing the substrate at a position that can face the soft magnetic thin film.
【請求項3】 前記反応性スパッタにより、Fe、M
(Mは、Mg、Ca、Y、Ti、Zr、Hf、V、N
b、Ta、Cr、Mo、W、MnおよびBからなる群か
ら選択される少なくとも1種の元素)およびNを含有
し、X線回折パターンにおいて、Fe(200)面の回
折ピークの強度I(200)とFe(110)面の回折
ピークの強度I(110)との比I(200)/I(1
10)が0.1未満である薄膜を形成し、次いで、この
薄膜に100〜280℃で熱処理を施すことにより、 式 (Fe1-xx1-y y (xおよびyは原子比を表し、 0.01≦x≦0.1、 0.01≦y≦0.1 である)で表される組成を有し、X線回折パターンにお
いて、I(200)/I(110)が0.1以上1未満
であり、かつM窒化物の回折ピークが実質的に認められ
ない軟磁性薄膜を得る請求項1または2の軟磁性薄膜の
製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the reactive sputtering is performed to obtain Fe, M
(M is Mg, Ca, Y, Ti, Zr, Hf, V, N
b, Ta, Cr, Mo, W, Mn, and at least one element selected from the group consisting of B) and N, and in the X-ray diffraction pattern, the intensity I of the diffraction peak on the Fe (200) plane I ( 200) and the intensity I (110) of the diffraction peak on the Fe (110) plane, I (200) / I (1).
10) forming a thin film having a value of less than 0.1, and then subjecting the thin film to a heat treatment at 100 to 280 ° C. to obtain the formula (Fe 1-x M x ) 1-y N y (x and y And represents a ratio, 0.01 ≦ x ≦ 0.1, and 0.01 ≦ y ≦ 0.1). In the X-ray diffraction pattern, I (200) / I (110) 3. The method for producing a soft magnetic thin film according to claim 1 or 2, wherein a soft magnetic thin film having a ratio of 0.1 to less than 1 and substantially no diffraction peak of M nitride is observed.
【請求項4】 一対の磁極を有する誘導型ヘッド部を有
する磁気ヘッドの少なくとも一方の磁極の少なくとも一
部に適用される軟磁性薄膜を製造する請求項1〜3のい
ずれかの軟磁性薄膜の製造方法。
4. A soft magnetic thin film according to claim 1, wherein said soft magnetic thin film is applied to at least a part of at least one magnetic pole of a magnetic head having an induction type head having a pair of magnetic poles. Production method.
【請求項5】 磁気抵抗効果膜と少なくとも一つの磁気
シールド膜とを有する磁気抵抗効果型ヘッド部を有する
磁気ヘッドの磁気シールド膜の少なくとも一つの少なく
とも一部に適用される軟磁性薄膜を製造する請求項1〜
4のいずれかの軟磁性薄膜の製造方法。
5. A soft magnetic thin film applied to at least a part of at least one magnetic shield film of a magnetic head having a magnetoresistive head having a magnetoresistive film and at least one magnetic shield film. Claim 1
5. The method for producing a soft magnetic thin film according to any one of the above items 4.
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